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发布时间 :
2026-01-25
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汽轮机推力轴承是机组中用于平衡轴向力和实现转子轴向定位的核心部件。
汽轮机推力轴承是机组中用于平衡轴向力和实现转子轴向定位的核心部件。它还充当关键的安全装置，防止转子发生轴向窜动，从而保护蒸汽流道。其主要功能包括承载、定位、润滑和保护。该轴承的设计能够承受汽轮机运行时蒸汽产生的数十吨轴向推力，直接决定着机组的蒸汽流动效率与运行安全。
1. 完全承受转子的轴向推力，以平衡轴向力；
当汽轮机通流部分的蒸汽对叶片、隔板和汽封进行做功时，由于压力差和冲击角度的作用，会产生巨大的轴向不平衡推力（在超临界/超超临界机组中，这一推力可高达30至80吨）。这是转子产生轴向位移的根本原因。推力轴承通过推力盘与推力瓦之间的相互作用，承担并吸收转子全部的轴向推力。随后，该力经由轴承座传递至汽轮机机架和基础，使推力轴承成为机组中唯一承担轴向力平衡功能的部件。推力瓦采用巴氏合金制造，与润滑油膜共同构成了一种柔性承载面。这种设计能够均匀分布推力载荷，避免局部应力集中，从而防止推力瓦出现损坏。
2. 精确限制转子轴向移动，以确保轴向中心位置；
推力轴承包括工作推力瓦（在运行过程中承受正常向前推力的主要推力瓦）和非工作推力瓦（在甩负荷或蒸汽参数突然变化时承受反向推力的次级推力瓦）。这些瓦片之间的间隙（推力间隙）决定了转子轴向移动的极限。通过轴承壳体的双向约束，转子的轴向位置被固定在设计基准点上。这严格保持了转子与定子（汽缸、定子叶片、隔板、汽封）之间的轴向流动间隙，以及汽封的轴向间隙，从而避免了流道内部件之间的接触与磨损。
3. 形成液态流体动力油膜腔，以确保推力盘实现无摩擦的轴向润滑；
在转子旋转过程中，润滑油被吸入推力盘与轴承座之间的楔形间隙，形成一层液态的流体动力油膜。这层油膜将推力盘与巴比特合金轴承表面完全隔开，使金属间的干摩擦转变为由油膜支撑的液体摩擦，从而大幅降低摩擦系数。同时，循环润滑剂还能有效带走摩擦产生的热量，将巴比特轴承表面温度控制在≤85℃（最佳工作范围：60–80℃），以防止因高温导致轴承软化或熔化。
4. 过载安全保护；
当轴向推力过大导致轴承过热或转子轴向位移超出极限时，保护系统将触发紧急停机联锁。此举可防止轴承熔毁，从而避免流道内叶片断裂或汽缸变形。
轴承座温度过高的原因包括：
● 推力轴承块与推力盘之间的平行度偏差过大；轴承与轴颈凸轮角度不一致，导致特定轴承块区域出现局部过热。当轴颈凸轮角度显著大于轴承凸轮角度时，推力面上的上部轴承块相对下部轴承块出现过热现象；反之，若下部轴承块承受更大的推力，则其相对上部轴承块出现过热。
● 由于转子制造质量不佳，推力盘出现过度跳动。这导致运行过程中各推力轴承块之间的推力差显著增大。在高速连续运行工况下，各轴承块推力的持续大幅波动会破坏油膜的稳定形成，从而引起整个工作表面温度升高。
● 推力轴承块内部或相邻块之间厚度变化过大。块内或块间存在显著的厚度差异，会导致较厚的轴承块在运行过程中承受更大的推力，从而使得某些较厚的轴承块温度升高。
● 块体研磨问题：单个块体研磨不足或整体块体间研磨效果欠佳，会导致块体与推力板之间的接触不良。在进行整体研磨时，必须确保各块体正确就位，并施加轴向推力，以实现真正的接触面。
● 推力间隙不足：由于测量误差或轴承未对中，推力间隙过小会减少润滑剂流量，影响油膜形成，并导致轴承座温度升高。
● 上下推力面推力分布不均：在组合式推力支承轴承座中，定位销过盈量不足会导致装配时出现错位。这将造成上下推力面的推力分布不均，进而引发推力轴承壳体温度不一致。部分或个别壳体可能出现过热现象。
● 支撑侧推力联合轴承的球面配合过紧。该机组所设计的球面配合精度基于理想工况，但在实际生产中，由于制造或安装因素，球面及其座孔的表面光洁度往往难以达到设计要求。在运行过程中，轴承在推力载荷作用下的自调心能力较差，导致推力在各推力轴承块间的分布不均，进而引起某些轴承块温度升高。这一现象通常表现为：随着机组负荷的变化，轴承块内高温区域会出现明显移动。
● 油膜形成异常：推力轴承瓦块自身间隙不足，加之油封环的制造或定位存在问题，导致油封环的肩部在转子旋转时卡滞于瓦块上。这使得油封环无法自由移动，从而破坏了正常的油膜形成。因此，轴承瓦块与推力盘之间形成一层薄薄的油膜，甚至接近干摩擦状态，进而引发瓦块温度升高（其中高温区域及峰值温度保持相对稳定）。
● 联合推力支承轴承中油封间隙调整不当：间隙调整错误会导致油封在运行过程中与轴发生挤压，从而妨碍球面轴承在推力载荷作用下实现自动调心。这将导致轴向推力过大，并使某些推力轴承瓦块的温度升高。
● 机组轴向推力增大：流道结垢、汽封板脱落、汽封间隙过大、叶片磨损变形，或流道中径向汽封间隙增大，都会加剧各级隔板前后蒸汽压力差，从而导致轴向推力增大。
● 推力轴承油液供应不足；
这将导致轴承座温度升高。在缺油状态下长时间运行会加速轴承座的磨损。
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